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参考时钟，指的是一个设备或机器，它会 向外告之当前时间。参考时钟 的关键之处在于精确性：参考时钟必须按照某 种时间标准来精确地反应当前时间。

典型的参考时钟是（ 狠贵 ）铯钟。便宜 点的（因此也更常见）就是从一些国家标准机构接收广播信号的设备了。 这方面的例子就是一个全球定位系统（ GPS (Global Positioning System)）接收器，它会从卫 星上接收时间信息。 而那些卫星呢，自身就带有一个铯原子钟，定期校正以保证最大限度 的精确性。

再更便宜（因此更不精确）的参考时钟，使用的就是 地球上的广播信号了，比如 DCF77 、 MSF 和 WWV 。

在网络时间协议中，这些时间参考源被命名为 第0 级 时钟源（stratum 0），意味着它们具有最高的精确性。 （每个 从参考时钟校正 其时间的系统，都可以作为其它系统的时间参考源，但是 ，对于每一 组同步关系，其层级数就加1 。 ）

网络时间协议客户端可通过多种方法来获取 要使用的网络时间协议服务器的信息：

理想情况下，参考时钟 在全世界都是一致的。 一旦同步完成， 在操作系统的时钟与参考时钟之间应当就不会有任何差别了。因此 ，网络时间协议并没有专门处理 这种情况。

不过呢， ntpd 还是会根据自身时钟 与参考时钟之间的偏移量来作出响应的。对于微 小的 （tiny） 偏移量， ntpd 会按照通常做 法来调整本地时钟；对于较小 的（small）和大的（larger）的偏移量， ntpd 会在一段时间之内屏蔽 掉（reject）该参考时钟。对于 后一种情况，操作系统时钟 会以最后一次正常校正的情况为基础继续运行，因为 新的参考时间信息已经被屏蔽了。 过一段时间之后， 小的（small）偏移量（ 小于1秒 ）会被扭转 （slewed） （缓慢地调整） ， 而较大的（larger）偏移量 会导致时钟发生前跳（stepped）（重新设置）。巨大 的（Huge）偏移量会被屏蔽，并且 ntpd 会自行退出，因为它认为已经 发生了某种非常奇怪的事了。

显而易见地， 此算法 也 会在 ntpd 被第一次启动或重启时执行。

网络时间协议使用 用户数据报（UDP）/网络协议（IP）数据包来进行数据传输，因为这种方式建立连接狠快，响应也狠快。网络时间协议 的官方端口号（ ntpd 和 ntpdate 监听 及访问的端口号 ）是 123 。

举个例子，以下的64位二进制值：

00000000000000000000000000000001 10000000000000000000000000000000

等价于十进制的1.5。小数 点右边各个位的数值单位（multipliers）分别是1/2、1/4、1/8、1/16 等。

另外，妳应当了解，网络时间协议的时间是从 1900 年开始的，而系统的时间是从 1970 年 开始的。因此 ，以下的值都对应于 2000-08-31_18:52:30.735861

UNIX: 39aea96e.000b3a75

00111001 10101110 10101001 01101110.

00000000 00001011 00111010 01110101

NTP: bd5927ee.bc616000

10111101 01011001 00100111 11101110.

10111100 01100001 01100000 00000000

显然，最终能够达到的准确 度是取决于所用的时间源的。显然 ，没有客户端会比它的服务器的时间更准确。另外 ，网络连接的质量也影响到准确性。低速、不稳定的网络会严重影响到时间同步效果。

网络时间协议维护 着一个内部的时钟质量指标。如果时钟 看起来狠稳定，那么修正值会以一个不太频繁的频率来更新。如果时钟 看起来不太稳定，那么就会有更频繁的更新发生了。

有一个决策变量，叫做 poll adjust ，可使用 ntpdc 的 loopinfo 命令来查询。 值为 -30 就表示要降低查询间隔，而值为 30 就表示要增加它（当然是在 minpoll 与 maxpoll 的范围内调整）。 watchdog timer 的值表示的是自动上次更新以来所过的时间。

ntpdc> loopinfo

offset: -0.000102 s

frequency: 16.795 ppm

poll adjust: 6

watchdog timer: 63 s

较近版本的 ntpd （例如 4.1.0 ）好象会不太频繁地更新修正值，这可能引起问题。即使参考时间 源被狠频繁地查询，本地的系统时钟也不会被那么频繁地调整。

数据包尺寸接近于网络上数据包的最小值了，绝对会小于128字节，即使是启用了加密认证也是如此：

4千 * 128 -> 512 KB/s.

所以，只要妳的每台服务器都拥有独立的100 Mbit/s的全双工带宽，那么平均 的网络带宽负载最大也只会是2-3%。

层是对于同步距离的一个度量。 与抖动和延迟不同的是，层是一个更加静态的度量手段。简单 来说（或者 说从客户端的角度来看 ）， 它指的 就是与参考时钟之间的服务器数量。所以 ，参考时钟本身是第0层，而最接近的服务器就是第1层。 在网络上，不会有发自第0层的网络时间协议数据包。

一个服务器，如果它是与第 n 层的服务器同步的，那么它自身是运行于第 n + 1 层的。层数的上限是 15 。引入 层这个概念的目的是，通过优先使用较低层数的服务器来避免同步过程陷入循环。

在同步循环的情况下，从某个特定的由一些服务器组成的路径上得到的来自于某个时间源的时间，会又在这样一个路径上再次被用作参考时间。 这可能会引起错误的过度累积，因而是需要避免的。所以网络时间协议采用多种手段相结合，以解决这个问题：

对于网络时间协议，重新启动之后，默认的查询间隔值由 minpoll 指定。 minpoll 和 maxpoll 的默认值分别是 6 （ 64秒 ）和 10 （ 1024秒 ）。

对于xntp3-5.93e，允许 的 最小 和最大查询间隔值分别是 4 （ 16秒 ）和 14 （ 4.5小时 ）。

对于ntp-4.0.99f，允许的最小和最大查询间隔值分别是 4 （ 16秒 ）和 17 （ 1.5天 ）。 这些值是在文件 ntp.h 中指定的。

为了维护一个正确的时钟， xntpd 就必须对系统时钟作出调整。 不同的操作系统提供了不同的手段， 以下列出的是最常见的手段。